CN201790818U - 汽车驾驶员专用呼吸监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种汽车驾驶员专用呼吸监测系统，包括呼吸传感器、纽扣电池、信号调理电路、微控制处理器、红外发射等，其特征是：位于安全带上的呼吸传感器电极以按扣方式接入位于安全带正面的微型控制盒，微型控制盒内有纽扣电池、信号调理电路、微控制处理器、红外发射等装置。装有呼吸传感器的安全带部分结构有五层，由外向内依次是：安全带、导电金属涂层、介质层、导电金属涂层、防护层，由两层导电金属涂层延伸出两个呼吸传感器电极，两层导电金属层构成电容式传感器。本实用新型结构简单紧凑，使用方便无附加操作，实时监测驾驶员呼吸状态变化，为判断驾驶员疲劳状态提供驾驶员呼吸信号基础数据。

Description

汽车驾驶员专用呼吸监测系统 

技术领域

本实用新型涉及一种汽车驾驶员专用呼吸监测系统，用于评测汽车驾驶员的疲劳状态。 

背景技术

据世界卫生组织统计，在人类死亡和发病的原因中，交通事故排第九位，而汽车驾驶员疲劳驾驶是交通事故发生的主要原因之一，准确监测驾驶员疲劳程度并预警是防止交通事故的重要手段。可通过监测驾驶员脑电波、眨眼频率、心率、脉搏频率、呼吸状态以及皮肤电压等驾驶员生理信号的变化来判断驾驶员的疲劳状态。目前的呼吸传感器或为接触性传感器，会对驾驶员驾驶引起不适，或是非驾驶员专用呼吸传感器，用于驾驶员呼吸监测时会增加佩戴过程，造成使用时操作繁琐，因而难以实现实时监测。 

发明内容

本实用新型为监测驾驶员呼吸状态变化，提供了一种位于安全带上，无需附加操作、不影响驾驶员舒适程度的接触性汽车驾驶员专用呼吸监测系统。 

本实用新型提供的技术方案是：汽车驾驶员专用呼吸监测系统，包括呼吸传感器、纽扣电池、信号调理电路、微控制处理器、红外发射等，其特征是：位于安全带上的呼吸传感器电极以按扣方式接入位于安全带正面的微型控制盒，微型控制盒内有纽扣电池、信号调理电路、微控制处理器、红外发射等装置，上位机由红外接收装置接收呼吸监测数据。 

装有呼吸传感器的安全带部分结构有五层，由外向内依次是：安全带层、导电金属涂层、介质层、导电金属涂层、防护层，两层导电金属涂层构成变极距型电容式传感器。介质层材料为软橡胶，导电金属涂层为含有Ag和C离子的特殊涂层材料。当电容式传感器极板间距δ因被测量变化而变化Δδ时，电容变化量ΔC为： 

$\mathrm{\ΔC}=\frac{\mathrm{\ϵS}}{\mathrm{\δ}-\mathrm{\Δ\δ}}-\frac{\mathrm{\ϵS}}{\mathrm{\δ}}=C_0\frac{\mathrm{\Δ\δ}}{\mathrm{\δ}-\mathrm{\Δ\δ}}$

其中，C₀为极距为δ时的初始电容量，S为传感器导电金属层表面积。 

由两层导电金属涂层延伸出两个呼吸传感器电极，并以按扣方式接入位于安全带正面的微型控制盒。 

微控制处理器由纽扣电池提供5V直流电源，呼吸传感器经信号调理电路并A/D转 换后送入微控制处理器。 

通过红外传输方式进行微型控制盒与上位机之间的数据传输。 

本实用新型的有益效果是：该汽车驾驶员专用呼吸监测系统结构简单紧凑，使用方便无附加操作，实时监测驾驶员呼吸状态变化，为判断驾驶员疲劳状态提供驾驶员呼吸信号基础数据。 

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。 

附图1为本实用新型的结构示意图； 

附图2为本实用新型的控制电路原理示意图； 

图1中：1-安全带2-导电金属涂层3-介质层4-导电金属涂层5-防护层6-微型控制盒。 

具体实施方式

附图为本实用新型的一种具体实施例。该汽车驾驶员专用呼吸监测系统，包括呼吸传感器、纽扣电池、信号调理电路、微控制处理器、红外发射等，其特征是：位于安全带上的呼吸传感器电极以按扣方式接入位于安全带正面的微型控制盒，微型控制盒内有纽扣电池、信号调理电路、微控制处理器、红外发射等装置，上位机由红外接收装置接收呼吸监测数据。装有呼吸传感器的安全带部分结构有五层，由外向内依次是：安全带层1、导电金属涂层2、介质层3、导电金属涂层4，防护层5，两层导电金属层构成变极距型电容式传感器。由两层导电金属涂层延伸出两个呼吸传感器电极，并以按扣方式接入位于安全带正面的微型控制盒。微控制处理器由纽扣电池提供5V直流电源，当安全带由于驾驶员呼吸作用受力时，电容式传感器极板间距δ变化Δδ时，电容变化量ΔC为： 

$\mathrm{\ΔC}=\frac{\mathrm{\ϵS}}{\mathrm{\δ}-\mathrm{\Δ\δ}}-\frac{\mathrm{\ϵS}}{\mathrm{\δ}}=C_0\frac{\mathrm{\Δ\δ}}{\mathrm{\δ}-\mathrm{\Δ\δ}}$

其中，C₀为极距为δ时的初始电容量，S为传感器导电金属层表面积。呼吸信号由呼吸传感器经信号调理电路和A/D转换后送入微控制处理器，所得测量数据可暂存，并可由红外发射传输至上位机进行进一步分析处理，以判断驾驶员的疲劳状态。由于采用安装于传动带上的呼吸传感器采集驾驶员呼吸信号，其信号反应驾驶员疲劳状态，灵敏度高，采集方式简便。 

Claims (5)

1.一种汽车驾驶员专用呼吸监测系统，包括呼吸传感器、纽扣电池、信号调理电路、微控制处理器、红外发射等，其特征是：位于安全带上的呼吸传感器电极以按扣方式接入位于安全带正面的微型控制盒，微型控制盒内有纽扣电池、信号调理电路、微控制处理器、红外发射等装置，上位机由红外接收装置接收呼吸监测数据。

2.根据权利要求1所述的汽车驾驶员专用呼吸监测系统，其特征是装有呼吸传感器的安全带部分结构有五层，由外向内依次是：安全带(1)、导电金属涂层(2)、介质层(3)、导电金属涂层(4)、防护层(5)，两层导电金属层构成变极距型电容式传感器。

3.根据权利要求1所述的汽车驾驶员专用呼吸监测系统，其特征是由两层导电金属涂层延伸出两个呼吸传感器电极，并以按扣方式接入位于安全带正面的微型控制盒(6)。

4.根据权利要求1所述的汽车驾驶员专用呼吸监测系统，其特征是微控制处理器由纽扣电池提供5V直流电源，呼吸传感器经信号调理电路并A/D转换后送入微控制处理器。

5.根据权利要求1所述的汽车驾驶员专用呼吸监测系统，其特征是通过红外传输方式进行微型控制盒与上位机之间的数据传输。

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